CC BY
405Решетневскце чтения
Конструкция может регулировать скорость поворота шарнирного узла (при использовании маятника с регулируемым моментом инерции).
В настоящее время проведены анализы и расчеты, показывающие, что использование анкерных механизмов в шарнирных узлах позволяет добиться медленного ступенчатого поворота подкосов, штанг, антенн в рабочее положение без удара в конце движения.
Актуальность использования такого механизма очень велика так как в последнее время на космические аппараты устанавливается все больше и больше антенн, которые необходимо после вывода на орбиту переводить в рабочее положение. Использование же электромеханических приводов или жидкостных демпферов снижает надежность и увеличивает массу космического аппарата.
P. A. Kraevsky, O. A. Belov, S. A. Ukhanev, E. A. Davletbaev, M. S. Volchkov JSC «Academician M. F. Reshetnev «Information Satellite Systems», Russia, Zheleznogorsk
THE ANCHOR ESCAPEMENT MECHANISM USED FOR HINGED JOINTS OF SATELLITE
The review of hinged joint with use anchor escapement mechanism is presented. This mechanism allows eliminating blow of crippling, bars, antennas etc in end of their movement and providing their smoothness in turning.
© Краевский П. А., Белов О. А., Уханев С. А., Давлетбаев Э. А., Волчков М. С., 2012
УДК 629.78:531.395
А. В. Крылов, С. А. Чурилин Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана, Россия, Москва
МЕТОДИКА ОЦЕНКИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ РАЗВЕРТЫВАЕМЫХ МНОГОЗВЕННЫХ КОСМИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ
Рассматривается моделирование процесса развертывания многозвенных космических конструкций, с определением следующих характеристик: скорость и продолжительность развертывания, формы промежуточных положений, напряженно-деформированное состояние конструкции при постановке звеньев на упоры.
С увеличением размеров и сложности отражателей космических антенных систем серьезным конструктивным ограничением становится необходимость их размещения под обтекателями ракет-носителей. Возможность удовлетворения этого ограничения заключается в создании трансформируемых антенн, имеющих различные габариты в транспортном и рабочем положениях. Существует много разных концепций построения каркасов таких антенн. Математическое моделирование этапов развертывания конструкции на стадии проектирования позволяет рассмотреть различные схемы развертывания и выявить их преимущества и недостатки [1].
Развертывание многозвенных космических конструкций было рассмотрено на примере плоского складного антенного контура диаметром 5 м и фрагмента сферического космического отражателя диаметром 3 м в раскрытом состоянии в виде замкнутой конструкции, состоящей из двух наборов трубчатых стержней, ориентированных вдоль меридианов сферической поверхности и связанных между собой складывающимся стержнем. Оба объекта представляют собой многозвенные конструкции, состоящие из однотипных элементов (прямоугольных панелей и трубчатых стержней), связанных упругими шарнирами, содержащими односторонние упоры, обеспечивающие развертывание отражателей в рабочее поло-
жение, образование и поддержание требуемых форм контура или отражающей поверхности. Развертывание таких конструкций происходит за счет первоначально накопленной потенциальной энергии в упругих элементах шарниров при приведении его в транспортное состояние.
Напряженно-деформированное состояние элементов конструкции при развертывании отражателя определяется ударными нагрузками при установке смежных элементов каркаса на упоры. Для определения этих нагрузок необходимо рассмотреть процесс развертывания каркаса отражателя и определить следующие его характеристики: скорость и продолжительность развертывания, формы промежуточных положений, скорости звеньев конструкции при их постановке на упоры. Оцениваются приведенные характеристики с помощью твердотельных моделей объектов, построенных в среде программных комплексов EULER и Adams. Вычисленные значения скоростей звеньев каркаса принимаются в качестве начальных условий для расчета напряженно-деформированного состояния каркаса при постановке его звеньев на упоры с помощью конечно-элементной модели, построенной в среде программного комплекса MSC.Patran-Nastran.
Расчеты показывают, что звенья каркасов складного антенного контура и фрагмента отражателя встают
"Крупногабаритные трансформируемые конструкции космических аппаратов
на упоры в разные моменты времени. В качестве расчетной схемы при определении напряженно-деформированного состояния элементов каркаса при развертывании принимается его форма в определенный момент развертывания, когда относительные скорости соседних звеньев максимальны. Тогда каркас представляет собой кинематически неизменяемую систему, что необходимо для проведения расчета на прочность. Такой подход идет в запас прочности, так как некоторая подвижность отдельных звеньев каркаса относительно друг друга в рассматриваемые моменты времени приводит к снижению значений напряжений, что обусловлено потерями кинетической энергии в шарнирных соединениях.
В результате расчета напряженно-деформированного состояния элементов конструкции без учета демпфирования получены значения эквивалентных напряжений, возникающих в ее узлах в выбранный момент времени.
Библиографическая ссылка
1. Крылов А. В., Чурилин С. А. Моделирование развертывания многозвенных замкнутых космических конструкций // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. «Машиностроение». Спец. Вып. «Крупногабаритные трансформируемые космические конструкции и материалы для перспективных ракетно-космических систем». 2012. С. 80-91.
A. V. Krylov, S. A. Churilin Bauman Moscow State Technical University, Russia, Moscow
TECHNIQUE TO ESTIMATE FUNCTIONALITY OF DEPLOYABLE MULTILINK SPACE STRUCTURES
Simulation of deployment of multilink space structures with finding a number of characteristics such as speed and duration of deployment, shapes of intermediate positions and mode of deformation when setting links on unilateral stop is under consideration.
© Крылов А. В., Чурилин С. А., 2012
УДК 621.396.677
И. Г. Крюков, Е. Ю. Узолин
ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», Россия, Железногорск
ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛИНОМОВ ЛЕЖАНДРА ДЛЯ ОПИСАНИЯ ДЕФОРМИРОВАННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ РЕФЛЕКТОРОВ КОНТУРНЫХ АНТЕНН
Рассмотрена возможность применения полиномов Лежандра для описания деформированных поверхностей при синтезе рефлекторов для контурных антенн.
При проектировании однозеркальных антенн с одиночным облучателем, формирующих диаграмму направленности (ДН) специальной пространственной формы, необходимо решить несколько задач. На начальном этапе проектирования нужно рассчитать антенну, формирующую ДН простой формы, круглого или эллиптического поперечного сечения, лежащей внутри требуемой зоны обслуживания (ЗО), и получить ее полную геометрию: габаритные размеры рефлектора, облучателя, фокусное расстояние, угол наклона облучателя и т. д. Далее необходимо синтезировать (рассчитать) профиль отражающей поверхности рефлектора, за счет чего, собственно, и будет формироваться нужная по форме ДН, и покрывающая по некоторому уровню ЗО. Синтез рефлектора для формирования заданной контурной ДН реализуется путем внесения в его профиль, который принимается за начальный базовый профиль, различного рода де-
формаций. Деформации на рефлекторе вносят расфа-зировку в фазовое распределение вблизи рефлектора и, тем самым перераспределяя энергетику излучаемо -го сигнала в заданную область. Здесь немаловажную роль играет то, каким образом будет описываться профиль синтезируемой поверхности. Деформированный профиль можно описывать при помощи полиномов, одним из которых являются модифицированные присоединенные полиномы Лежандра в составе периодических тригонометрических функций, называемых шаровыми. В общем виде выражение, описывающее отражающую поверхность рефлектора, выглядит следующим образом:
г(P, ф) = г'(P, ф) + МP, ф).
То есть в базовый профиль, например в виде параболоида или эллиптического параболоида, описываемый следующей формулой:
